電動汽車的下一個熱點?
近年來,電動汽車的技術發展熱點不斷,層出不窮,主要集中在燃料電池的技術路線上。短充電、長續航,是燃料電池技術發展的終極目標,這也從很大程度上代表了電動汽車的技術發展方向。
其實還有一個技術方向也在不斷取得進展,并有可能成為電動汽車的下一個技術突破,那就是無線充電技術。
說起無線充電,大家最直觀的印象是這兩年很多便攜設備已實現的功能,應該是個新進黑科技。
其實不然。
目前主流的無線充電技術,起源于電磁感應式的無線電能傳輸技術,早在1889年就已經實現了。它的發明者是一生擁有700多項發明專利、馬斯克以他的名字命名了自己的公司、曾有機會成為世界首富、與大發明家愛迪生發生交直流電之爭并最終獲勝的那位思想超前的傳奇人物——尼古拉·特斯拉。
無線充電技術的原理比較簡單。以手機為例,充電座和手機里均有一個內置線圈,當它們接近時,充電座的線圈內由于有交流電,通過電磁感應會在手機接收端的線圈中產生電流,進行交直流電轉換后就可以給手機充電。
這種方式的缺點是受發送端和接收端之間的距離影響很大,距離越遠,傳輸越困難;而且手機線圈要跟充電座線圈基本重合,才能保證最大充電效率。
電動汽車無線充電的原理與此基本相同。在公共汽車和大中型運輸車輛領域,無線充電技術也在不斷取得突破。
早在2018年,Link Transit就委托技術領先的無線充電設備供應商Momentum Dynamics為一輛比亞迪K9S電動公交巴士安裝了美國第一臺200kW的無線充電系統。自安裝以來,該系統已經為車輛提供了令人印象深刻的41MWh總電量。
最近的測試中,這款巴士按照預定路線行駛了14個小時,電池電量始終保持在90%以上。通過此數據評估電池壽命,一輛新巴士可能會保持服務至少12年。
最近,Momentum Dynamics又跟中重型電動汽車制造商GreenPower Motor宣布了一項為期三年的OEM協議,以開發和銷售無線充電的全電動交通工具。
這次合作將從GreenPower的旗艦車型EV Star開始,EV Star是一款7.6米長的小型公交車,可搭載19名乘客,最大航程為240公里。我們還不了解電池充滿需要多長時間,但這套充電系統額定功率高達300kW,已足夠驚艷。
美國能源部(Department of Energy)的橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)最近也宣布,該實驗室在2月底成功測試了一種新的雙向無線充電系統,該系統是為中型車輛開發的,具有更大的空氣間隙。
新系統在28厘米的空氣間隙中傳輸功率可以達到20kW,在UPS的插電式混合動力運輸卡車中效率達到92%。該技術將應用到具有更高離地空間的新型大型車輛上。
根據ORNL的奧馬爾·奧納爾(Omer Onar)的說法,
目前還沒有現成的解決方案可以在28cm的空氣間隙中提供20kW的功率。
這項技術從電網中獲取能量,并將其轉化為直流電,然后高頻逆變器產生交流電,交流電又產生磁場,通過空氣間隙傳輸電能。一旦電能通過空氣間隙傳遞到二次線圈,它就被轉換回直流,為車輛的電池組充電。
以20kW的功率計算,為60kW的電池組充電大約需要3個小時。使用現有的車載充電系統,傳統的有線充電一般需要5到6個小時。
由于新系統是雙向的,它可以將一輛電動卡車轉變為移動能源儲存,以支持可再生能源發電或電力需求高峰。ORNL指出,同時連接50輛卡車可以提供MW級的儲能。以每戶家庭每小時消耗1度電計算,可滿足1000戶家庭的用電需求。
無線充電技術目前基本仍在試驗階段,尚沒有實現大規模商業應用。如果技術成熟,使用場景將會得到極大擴展,除了電動汽車領域以外,在倉儲物流、智能家居、無人機等各方面都會有廣闊的前景。